La diffusione ha luogo quando la radiazione luminosa (ma non solo, infatti vale anche per tutte le onde elettromagnetiche) incide su materia i cui costituenti sono separati tra di loro da distanze che sono maggiori della lunghezza d'onda della radiazione stessa.
Per esempio l'alone luminoso che si osserva attorno a una lampadina nei casi di nebbia è proprio causato dalla diffusione della luce da parte delle goccioline che sono i costituenti elementari della nebbia. In questo caso la radiazione proveniente dalla lampadina viene diffusa dalla nebbia in tutte le direzioni.
Se le goccioline che costituiscono la nebbia fossero molto più vicine tra di loro, allora la luce non verrebbe diffusa. Infatti l'alone non si osserva se si avvicina una lampadina a una vasca d'acqua (che possiamo immaginare costituita da goccioline vicinissime).

Lo stesso meccanismo avviene anche per la luce solare nell'atmosfera terrestre a un'altezza indicativa di un centinaio di chilometri dal suolo. A quelle altezze, infatti, gli atomi e molecole che costituiscono l'atmosfera sono abbastanza distanti tra di loro da permettere il meccanismo della diffusione, il quale è tanto più efficiente quanto minore è la lunghezza d'onda della radiazione incidente.
In altre parole, la luce blu viene diffusa maggiormente della luce rossa. La luce azzurra che noi vediamo provenire dal cielo è quindi proprio la luce blu diffusa dall'alta atmosfera terrestre.

Il meccanismo di diffusione è anche responsabile della colorazione rossastra del cielo all'alba e al tramonto.
In questi casi, però, la diffusione non è prodotta dall'alta atmosfera terrestre, ma da polveri, goccioline e aerosol presenti nella bassa atmosfera (fino a 10-15 chilometri di altezza sul livello del mare). Quello che accade è che l'alta atmosfera terrestre diffonde la luce blu, mentre le polveri e le goccioline danno origine alla diffusione della luce rossa lasciata passare dall'alta atmosfera.
Questo effetto è evidente al mattino e alla sera perché in questi due momenti della giornata la luce del Sole percorre nell'atmosfera tragitti più lunghi per arrivare fino a noi. Una prova indiretta di questo effetto delle polveri e goccioline è che quando l'atmosfera è particolarmente tersa e limpida, allora i tramonti non sono molto rossi, viceversa quando l'atmosfera è particolarmente ricca di polveri e goccioline i tramonti sono particolarmente belli.
Quando il vulcano Pinatubo esplose (nel 1991) per molti mesi seguirono dei tramonti particolarmente suggestivi, vista l'aumentata percentuale di polveri espulse nella media e bassa atmosfera.